CN110644494B - 一种大直径深基坑组合式爆破施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，具体步骤如下：步骤一、对深基坑爆破区进行分区设计；步骤二、划分设置中心区、静态爆破区，环形沟槽、浅孔爆破区、深孔爆破区和十字沟槽；步骤三、施工十字沟槽与环形沟槽的连接点处对称的四个圆弧段，再施工中心区、分部施工环形沟槽和十字沟槽；步骤四、分区同步施工静态爆破区、浅孔爆破区和深孔爆破区；步骤五、将本节段的静态爆破区施工至设计标高后，在静态爆破区上搭设操作平台，对应的在安装操作平台上方浇筑内衬墙。本发明通过组合式爆破施工，满足了地下连续墙安全爆破扰动的需求，加快了施工进度，利于内衬墙与组合式爆破有机一体的施工。

Description

一种大直径深基坑组合式爆破施工方法

技术领域

本发明属于基坑爆破施工领域，特别涉及一种大直径深基坑组合式爆破施工方法。

背景技术

在深基坑开挖施工过程中，常会遇到在岩石层开挖的状况，此时需要进行爆破施工。在地下油库储罐、地下仓库、建筑物地下室等深基坑施工过程中常先施工深基坑四周的地下连续墙，而由于存在地下连续墙使得在爆破施工中未避免对其扰动，常会减少爆破药量，减少爆破施工钻孔孔径，由此极大的阻滞了施工的进度，且对于地下连续墙内侧存在内衬墙需要由上之下逆作法施工时，如何结合内衬墙施工节奏进行高效的爆破施工也是深基坑爆破施工中遇到的难题。

发明内容

本发明提供了一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，用以解决深基坑中存在地下连续墙的组合式爆破施工、在爆破施工中的分区分层和沟槽减震以及结合内衬墙逆作法进行组合式爆破施工等技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，具体步骤如下：

步骤一、基于深基坑设计和岩层地质勘探资料，确定爆破岩石层的深度，依据地下连续墙内侧的内衬墙每节段施工高度确定爆破区每节段爆破深度，并对深基坑每节段水平面爆破区进行分区设计；

步骤二、进行分区设计时，在深基坑中心位置划分有中心区、在地下连续墙内侧设置有环形的静态爆破区，自静态爆破区至中心区间依次划分有环形沟槽、环形的浅孔爆破区和环形的深孔爆破区，中心区与环形沟槽间设置有十字沟槽；

步骤三、在深基坑完成地下连续墙施工和土方施工至岩石层后，先对应施工十字沟槽与环形沟槽的连接点处，在连接点处的环形沟槽上先爆破施工出对称的四个圆弧段，再将中心区通过深孔爆破至设计标高，然后再分部施工环形沟槽和十字沟槽；

步骤四、将环形沟槽和十字沟槽施工完成后，再分区同步施工静态爆破区、浅孔爆破区和深孔爆破区；

步骤五、将本节段的静态爆破区施工至设计标高后，在静态爆破区上搭设操作平台，对应的在安装操作平台上方浇筑内衬墙；本节段内衬墙施工时，同步进行下一节段的中心区、环形沟槽、十字沟槽、浅孔爆破区和深孔爆破区的爆破施工，待本节段内衬墙施工完毕后，再进行下一节段的静态爆破区施工；下一节段静态爆破区施工完毕后，再次施工安装下一段内衬墙，由此直至完成整体内衬墙和深基坑爆破施工。

进一步的，对于步骤二中的静态爆破区施工时采用分层分块施工，施工方向为自环形沟槽一侧向地下连续墙一侧。

进一步的，对于步骤三中环形沟槽在施工中分为第一沟槽和第二沟槽，其中，第一沟槽临近浅孔爆破区并且第一沟槽通过浅孔爆破施工，第二沟槽临近静态爆破区并且第二沟槽通过浅孔台阶微差控制爆破进行施工；施工顺序为先施工第一沟槽再施工第二沟槽。

进一步的，所述环形沟槽在爆破施工时分层施工，环形沟槽与静态爆破区分界线为地下连续墙安全允许震速和不同距离下浅孔爆破最大允许装药量综合计算得出的爆破振动安全允许距离值。

进一步的，对于步骤三中十字沟槽在深孔爆破区范围内通过深孔爆破施工，在浅孔爆破区范围内通过浅孔爆破施工，十字沟槽的施工顺序为自中心区至环形沟槽依次施工；浅孔爆破区与深孔爆破区分界线为地下连续墙安全允许震速和不同距离下深孔爆破最大允许装药量综合计算得出的爆破振动安全允许距离值。

进一步的，对于步骤四中十字沟槽完成后将浅孔爆破区和深孔爆破区分为四个子区域，此时对应的浅孔爆破区和深孔爆破区在四个子区域中分区施工。

进一步的，所述浅孔爆破区包含环形的第一浅孔爆破区和环形的第二浅孔爆破区，所述第一浅孔爆破区临近环形沟槽一侧，第二浅孔爆破区临近深孔爆破区；其中第一浅孔爆破区在施工时分层层数大于第二浅孔爆破区分层层数。

进一步的，对于步骤五中内衬墙的施工，采用逆作法由上向下施工，上一节段混凝土浇筑完毕后，下一节段的内衬墙浇筑时，在内衬墙模板上部打设浇筑孔进行混凝土浇筑施工。

进一步的，在地下连续墙两侧加密设置爆破振动监测点并逐炮测振，根据测振结果优化和调整每个分区的爆破孔参数设置。

进一步的，对于中心区、环形沟槽、十字沟槽、浅孔爆破区爆破时，爆破孔底采用柔性垫层装药，垫层的高度不小于30cm。

本发明的有益效果体现在：

1)本发明通过将深基坑的岩石爆破区划分为静态爆破区、浅孔爆破区和深孔爆破区，一方面通过静态爆破区施工满足了地下连续墙安全爆破扰动的需求，另一方面可在距地下连续墙不同距离处的实行不同的爆破方式，由此加快施工进度；

2)本发明通过设置环形沟槽和十字沟槽，可有效的保证了在爆破施工中的减震和隔震效果，进一步保证地下连续墙和周边既有建筑的安全；另外十字沟槽将浅孔爆破区和深孔爆破区分为四个子区域，利于在施工中分区同步施工，进一步节省施工时间；

3)本发明在组合式爆破施工时，将静态爆破区施工后的施工面作为内衬墙的施工操作面为其提供了施工场地；并结合内侧墙的施工节奏，分别将静态爆破区和其他爆破区进行有序配合，利于内衬墙与组合式爆破有机一体的施工；

本发明组合式施工方法操作简便，易于适应现场施工情况，且可有效的节省施工时间，提高施工进度，保证施工质量；本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解；本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。

附图说明

图1是大直径深基坑组合式爆破施工示意图；

图2是大直径深基坑爆破区整体平面分区爆破工序示意图；

图3是中心区和环形沟槽上圆弧段施工工序示意图；

图4是环形沟槽和十字沟槽施工工序示意图；

图5是浅孔爆破区和深孔爆破区施工工序示意图；

图6是大直径深基坑组合式爆破施工断面图；

图7是第一内衬墙下环形沟槽爆破施工示意图；

图8是第一内衬墙下静态爆破区施工示意图；

图9是第二内衬墙施工示意图；

图10是第二内衬墙施工下环形沟槽爆破施工示意图；

图11是第二内衬墙完成后环静态爆破区施工示意图；

图12是第三内衬墙完施工示意图。

附图标记：1-中心区、2-静态爆破区、3-环形沟槽、31-第一沟槽、32-第二沟槽、4-浅孔爆破区、41-第一浅孔爆破区、42-第二浅孔爆破区、5-深孔爆破区、6-十字沟槽、7-内衬墙、71-第一内衬墙、72-第二内衬墙、73-第三内衬墙、8-地下连续墙、9-操作平台。

具体实施方式

以某深基坑工程为例，基坑内径100m，挖深约50m。深基坑围护结构为厚度为1.5m厚的地下连续墙8，地下连续墙8内径100m，使用三轴搅拌桩作为地下连续墙8范围内土体加固和槽壁加固的施工措施，竖向主体结构内衬墙7为紧贴地下连续墙8施工，厚度为1.5～2.5m。

结合图1至图12，进一步说明一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，具体步骤如下：

步骤一、基于深基坑设计和岩层地质勘探资料，确定爆破岩石层的深度，依据地下连续墙8内侧的内衬墙7每节段施工高度确定对应爆破区每节段爆破深度，并对深基坑每节段水平面爆破区进行分区设计；本深基坑中，结合岩层统计情况表，进行爆破施工微风化岩层分布标高为-19.34m～-45.5m；土方开挖方式根据地勘报告拟定，现场实际开挖方式需要在开挖至岩石层后视情况进行微调。

步骤二、如图1所示，进行分区设计时，在深基坑中心位置划分有中心区1、在地下连续墙8内侧设置有环形的静态爆破区2，静态爆破区2施工时采用分层分块施工，施工方向为自环形沟槽3一侧向地下连续墙8一侧；自静态爆破区2至中心区1间依次划分有环形沟槽3、环形的浅孔爆破区4和环形的深孔爆破区5，中心区1与环形沟槽3间设置有十字沟槽6。

本实施例中为降低高频循环爆破危害效应叠加对地下连续墙8的扰动，确保地下连续墙8在爆破中的安全，根据《爆破振动安全允许标准》，确定地下连续墙8的爆破振动安全允许震速控制在2.5cm/s以内，

根据《爆破安全规程》GB6722-2014，爆破振动安全允许距离计算公式：

R＝K/V^1/αQ^1/3 (1)

反向推导出最大单段药量为：

Q＝V/K^3/αR³ (2)

式中，R-爆破振动安全允许距离，单位为米m；

Q-炸药量，齐发爆破为总药量，岩石爆破为最大单段药量，单位为千克kg；

V-保护对象所在地安全允许质点振速，单位为厘米每秒cm/s；

K,α—在爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。

结合式(1)、式(2)和本深基坑设计实验要求，浅孔爆破施工中，K取值90，α取1.5，工程进度炸药量选取96克，由此得出距离爆源点5米位置同段允许最大装药量为96克可满足地下连续墙8的2.5cm/s振动速度要求，确保爆破施工安全；因此距离地下连续墙8的5米范围内采用静态爆破施工，5米以外使用炸药爆破施工。

结合结合式(1)、式(2)和本深基坑设计实验要求，深孔爆破施工中，K取值180，α取1.65，安全振动速度2.5cm/s，本工程深孔爆破设计炮孔装药量为6kg，得出距离地下连续墙8的25米处的安全药量为6.54kg，可满足地下连续墙8安全振动速度要求。因此距离地下连续墙8的5-25m范围内采用浅孔爆破施工，且根据现场爆破实验结构确定浅孔区爆破时每次爆破层厚不超过2m；25-50m范围内采用深孔爆破施工，每次爆破层厚不超过4m。

步骤三、在深基坑完成地下连续墙8施工和土方施工至岩石层后，如图2所示，图中数字外带圆圈的代表施工阶段，横线后面的数字代表同阶段的施工顺序，此施工阶段和施工顺序可根据现场实际情况进行调整；如图3所示，先对应施工十字沟槽6与环形沟槽3的连接点处，在连接点处的环形沟槽3上先爆破施工出对称的四个圆弧段，再施工中心区1，中心区1通过深孔爆破至设计标高；如图4所示，再分部施工环形沟槽3和十字沟槽6。

本深基坑中十字沟槽6宽度5m，环形沟槽3宽度也为5m,通过现场预爆破实验5m槽宽可有效起到减震作用，满足深基坑施工设计要求；环形沟槽3在施工中分为第一沟槽31和第二沟槽32，其中，第一沟槽31临近浅孔爆破区4并且第一沟槽31通过浅孔爆破施工，第二沟槽32临近静态爆破区2并且第二沟槽32通过浅孔台阶微差控制爆破进行施工；施工顺序为先施工第一沟槽31再施工第二沟槽32；本深基坑爆破施工中，第一沟槽31在距离地下连续墙8的8～10m的范围内进行42mm浅孔沟槽爆破，第二沟槽32在距地下连续墙8的5～8m范围内进行浅孔台阶微差控制爆破；第一沟槽31和第二沟槽32单次环形沟槽3深度达不到要求时，可循环作业直至达到要求。

步骤四、如图5所示，将环形沟槽3和十字沟槽6施工完成后，十字沟槽6将浅孔爆破区4和深孔爆破区5分为四个子区域，此时对应的静态爆破区2，四个子区域中的浅孔爆破区4和深孔爆破区5同阶段按顺序施工，

本深基坑中，浅孔爆破区4为距离地下连续墙8的10～25m范围内，采用42mm浅孔台阶微差控制爆破；深孔爆破区5距离地下连续墙8的25～50m范围内采用76mm深孔台阶微差控制爆破；静态爆破区2为邻近地下连续墙8的5m范围内分层分块进行静态爆破。

其中，浅孔爆破区4包含环形的第一浅孔爆破区41和环形的第二浅孔爆破区42，第一浅孔爆破区41临近环形沟槽3一侧，第二浅孔爆破区42临近深孔爆破区5；其中在同一节段第一浅孔爆破区41在施工时分层为三层，第二浅孔爆破区42分层为两层，也可根据实际情况实验调整爆破层数和两个区域的分界线，如图6所示，环形沟槽3施工时分为七层，每层厚度0.6m，浅孔爆破区4向中心区1施工层数依次减少，此为距地下连续墙8距离远的浅孔爆破区4层数小于距地下连续墙8距离近的层数，由此在保证地下连续墙8所受扰动符合要求外，进一步加快施工进度。

步骤五、本基坑中内衬墙7采用逆作法由上向下施工，上一节段混凝土浇筑完毕后，下一节段的内衬墙7浇筑时，在内衬墙模板上部打设浇筑孔进行混凝土浇筑施工。如图7的第一内衬墙71为土方施工完毕安装完成，按步骤三至步骤四依次施工爆破中心区1、环形沟槽3、十字沟槽6、浅孔爆破区4和静态爆破区2，如图8至图10所示，将第一内衬墙71下部的静态爆破区2施工至设计标高后，在静态爆破区2上搭设操作平台9，对应的在安装操作平台9上方浇筑第二内衬墙72；第二内衬墙72施工时，同步进行下一节段第二内衬墙72对应节段的中心区1、环形沟槽3、十字沟槽6、浅孔爆破区4和深孔爆破区5的爆破施工。如图11和图12所示，第二内衬墙72施工完毕后，再进行下一节段的静态爆破区2施工；下一节段静态爆破区2施工完毕后，再次施工安装下一段第三内衬墙73，由此直至完成整体内衬墙7和深基坑爆破施工。

对于中心区1、环形沟槽3、十字沟槽6、浅孔爆破区4爆破时，爆破孔底采用柔性垫层装药，通过柔性垫层的可压缩性及对空气冲击波的阻滞作用减少孔底岩石所受爆生气体的峰压及比冲量，降低爆破对孔底岩石的破坏作用，垫层的高度不小于30cm；此外，在爆破实验或实际施工时，在地下连续墙8两侧加密设置爆破振动监测点并逐炮测振，根据测振结果优化和调整每个分区的爆破孔参数设置。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、基于深基坑设计和岩层地质勘探资料，确定爆破岩石层的深度，依据地下连续墙(8)内侧的内衬墙(7)每节段施工高度确定爆破区每节段爆破深度，并对深基坑每节段水平面爆破区进行分区设计；

步骤二、进行分区设计时，在深基坑中心位置划分有中心区(1)、在地下连续墙(8)内侧设置有环形的静态爆破区(2)，自静态爆破区(2)至中心区(1)间依次划分有环形沟槽(3)、环形的浅孔爆破区(4)和环形的深孔爆破区(5)，中心区(1)与环形沟槽(3)间设置有十字沟槽(6)；

步骤三、在深基坑完成地下连续墙(8)施工和土方施工至岩石层后，先对应施工十字沟槽(6)与环形沟槽(3)的连接点处，在连接点处的环形沟槽(3)上先爆破施工出对称的四个圆弧段，再将中心区(1)通过深孔爆破至设计标高，然后再分部施工环形沟槽(3)和十字沟槽(6)；

步骤四、将环形沟槽(3)和十字沟槽(6)施工完成后，再分区同步施工静态爆破区(2)、浅孔爆破区(4)和深孔爆破区(5)；

步骤五、将本节段的静态爆破区(2)施工至设计标高后，在静态爆破区(2)上搭设操作平台(9)，对应的在安装操作平台(9)上方浇筑内衬墙(7)；本节段内衬墙(7)施工时，同步进行下一节段的中心区(1)、环形沟槽(3)、十字沟槽(6)、浅孔爆破区(4)和深孔爆破区(5)的爆破施工，待本节段内衬墙(7)施工完毕后，再进行下一节段的静态爆破区(2)施工；下一节段静态爆破区(2)施工完毕后，再次施工安装下一段内衬墙(7)，由此直至完成整体内衬墙(7)和深基坑爆破施工。

2.如权利要求1所述的一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，其特征在于，对于步骤二中的静态爆破区(2)施工时采用分层分块施工，施工方向为自环形沟槽(3)一侧向地下连续墙(8)一侧。

3.如权利要求1所述的一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，其特征在于，对于步骤三中环形沟槽(3)在施工中分为第一沟槽(31)和第二沟槽(32)，其中，第一沟槽(31)临近浅孔爆破区(4)并且第一沟槽(31)通过浅孔爆破施工，第二沟槽(32)临近静态爆破区(2)并且第二沟槽(32)通过浅孔台阶微差控制爆破进行施工；施工顺序为先施工第一沟槽(31)再施工第二沟槽(32)。

4.如权利要求3所述的一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，其特征在于，所述环形沟槽(3)在爆破施工时分层施工，环形沟槽(3)与静态爆破区(2)分界线为地下连续墙(8)安全允许震速和不同距离下浅孔爆破最大允许装药量综合计算得出的爆破振动安全允许距离值。

5.如权利要求1所述的一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，其特征在于，对于步骤三中十字沟槽(6)在深孔爆破区(5)范围内通过深孔爆破施工，在浅孔爆破区(4)范围内通过浅孔爆破施工，十字沟槽(6)的施工顺序为自中心区(1)至环形沟槽(3)依次施工；浅孔爆破区(4)与深孔爆破区(5)分界线为地下连续墙(8)安全允许震速和不同距离下深孔爆破最大允许装药量综合计算得出的爆破振动安全允许距离值。

6.如权利要求1所述的一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，其特征在于，对于步骤四中十字沟槽(6)完成后将浅孔爆破区(4)和深孔爆破区(5)分为四个子区域，此时对应的浅孔爆破区(4)和深孔爆破区(5)在四个子区域中分区施工。

7.如权利要求6所述的一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，其特征在于，所述浅孔爆破区(4)包含环形的第一浅孔爆破区(41)和环形的第二浅孔爆破区(42)，所述第一浅孔爆破区(41)临近环形沟槽(3)一侧，第二浅孔爆破区(42)临近深孔爆破区(5)；其中第一浅孔爆破区(41)在施工时分层层数大于第二浅孔爆破区(42)分层层数。

8.如权利要求1所述的一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，其特征在于，对于步骤五中内衬墙(7)的施工，采用逆作法由上向下施工，上一节段混凝土浇筑完毕后，下一节段的内衬墙(7)浇筑时，在内衬墙(7)模板上部打设浇筑孔进行混凝土浇筑施工。

9.如权利要求1所述的一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，其特征在于，在地下连续墙(8)两侧加密设置爆破振动监测点并逐炮测振，根据测振结果优化和调整每个分区的爆破孔参数设置。

10.如权利要求1所述的一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，其特征在于，对于中心区(1)、环形沟槽(3)、十字沟槽(6)、浅孔爆破区(4)爆破时，爆破孔底采用柔性垫层装药，垫层的高度不小于30cm。

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